機械設(shè)計作業(yè)5答案模板

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機械設(shè)計習題集答案

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第五章螺紋聯(lián)接和螺旋傳動一、選擇題5—1螺紋升角ψ增大，則聯(lián)接的自鎖性C,傳動的效率A;牙型角增大，則聯(lián)接的自鎖性A,傳動的效率C。A、提高B、不變C、降低5—2在常用的螺旋傳動中，傳動效率最高的螺紋是D。A、三角形螺紋B、梯形螺紋C、鋸齒形螺紋D、矩形螺紋5—3當兩個被聯(lián)接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要常常裝拆時，往往采納A。A、雙頭螺柱聯(lián)接B、螺栓聯(lián)接C、螺釘聯(lián)接D、緊定螺釘聯(lián)接5—4螺紋聯(lián)接防松的根本問題在于C。A、增加螺紋聯(lián)接的軸向力B、增加螺紋聯(lián)接的橫向力C、防止螺紋副的相對轉(zhuǎn)動D、增加螺紋聯(lián)接的剛度5—5對頂螺母為A防松，開口銷為B防松，串聯(lián)鋼絲為B防松。A、摩擦B、機械C、不行拆5—6在鉸制孔用螺栓聯(lián)接中，螺栓桿與孔的協(xié)作為B。A、間隙協(xié)作B、過渡協(xié)作C、過盈協(xié)作5—7在承受橫向工作載荷或旋轉(zhuǎn)力矩的一般緊螺栓聯(lián)接中，螺栓桿C作用。A、受剪切應力B、受拉應力C、受扭轉(zhuǎn)切應力和拉應力D、既可能只受切應力又可能只受拉應力5—8受橫向工作載荷的一般緊螺栓聯(lián)接中，依靠A來承載。A、接合面間的摩擦力B、螺栓的剪切和擠壓C、螺栓的剪切和被聯(lián)接件的擠壓5—9受橫向工作載荷的一般緊螺栓聯(lián)接中，螺栓所受的載荷為B;受橫向工作載荷的鉸制孔螺栓聯(lián)接中，螺栓所受的載荷為A;受軸向工作載荷的一般松螺栓聯(lián)接中，螺栓所受的載荷是A;受軸向工作載荷的一般緊螺栓聯(lián)接中，螺栓所受的載荷是D。A、工作載荷B、預緊力C、工作載荷+預緊力D、工作載荷+殘余預緊力E、殘余預緊力5—10受軸向工作載荷的一般緊螺栓聯(lián)接。假設(shè)螺栓的剛度Cb與被聯(lián)接件的剛度Cm相等，聯(lián)接的預緊力為F0,要求受載后接合面不分別，當工作載荷F等于預緊力F0時，則D。A、聯(lián)接件分別，聯(lián)接失效B、被聯(lián)接件即將分別，聯(lián)接不行靠C、聯(lián)接牢靠，但不能再連續(xù)加載D、聯(lián)接牢靠，只要螺栓強度足夠，工作載荷F還可增加到接近預緊力的兩倍5—11重要的螺栓聯(lián)接直徑不宜小于M12,這是由于C。A、要求精度高B、削減應力集中C、防止擰緊時過載擰斷D、便于裝配5—12緊螺栓聯(lián)接強度計算時將螺栓所受的軸向拉力乘以1.3,是由于D。A、平安牢靠B、保證足夠的預緊力C、防止松脫D、計入扭轉(zhuǎn)剪應力5—13對于工作載荷是軸向變載荷的重要聯(lián)接，螺栓所受總拉力在F0與F2之間變化，則螺栓的應力變化規(guī)律按C。A、r=常數(shù)B、m=常數(shù)C、min=常數(shù)5—14對承受軸向變載荷的一般緊螺栓聯(lián)接，在限定螺栓總拉力的狀況下，提高

螺栓疲憊強度的有效措施是B。A、增大螺栓的剛度Cb,減小被聯(lián)接件的剛度CmB、減小Cb,增大CmC、減小Cb和CmD、增大Cb和Cm5—15有一汽缸蓋螺栓聯(lián)接，若汽缸內(nèi)氣班級成績體壓力在0~2MPa之間變化，則螺栓中的應力變化規(guī)律為C。姓名任課老師

學-1-

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機械設(shè)計作業(yè)集A、對稱循環(huán)B、脈動循環(huán)C、非對稱循環(huán)D、非穩(wěn)定循環(huán)5—16當螺栓的最大總拉力F2和殘余預緊力F1不變，只將螺栓由實心變成空心，則螺栓的應力幅a與預緊力F0為D。A、a增大，預緊力F0應適當減小B、a增大，預緊力F0應適當增大C、a減小，預緊力F0應適當減小D、a減小，預緊力F0應適當增大5—17螺栓聯(lián)接螺紋牙間載荷安排不均是由于D。A、螺母太厚B、應力集中C、螺母和螺栓變形大小不同D、螺母和螺栓變形性質(zhì)不同5—18螺栓的材料性能等級為6.8級，則螺栓材料的最小屈服極限近似為A。A、480MPaB、6MPaC、8MPaD、0.8MPa5—19采納凸臺或沉頭座作為螺栓頭或螺母的支承面，是為了A。A、避開螺栓受彎曲應力B、便于放置墊圈C、減小預緊力D、減小擠壓應力5—20設(shè)計螺栓組聯(lián)接時，雖然每個螺栓的受力不肯定相等，但該組螺栓仍采納相同的規(guī)格(材料、直徑和長度均相同),這主要是為了C。A、形狀美觀B、購買便利C、便于加工和安裝D、受力勻稱5—21傳動螺旋工作時，其最主要的失效形式為D。A、螺桿的螺紋圈被剪斷B、螺母的螺紋圈被剪斷C、螺紋工作面被壓碎D、螺紋工作面被磨損

二、填空題5—22三角形螺紋的牙型角=60,適用于聯(lián)接；而梯形螺紋的牙型角=30,適用于傳動。5—23一般螺紋的公稱直徑指的是螺紋的大徑，計算螺紋的摩擦力矩時使用的是螺紋的中徑，計算螺紋的危急截面時使用的是螺紋的小徑。5—24常用螺紋的類型主要有一般螺紋、米制錐螺紋、管螺紋、梯形螺紋、矩形螺紋、和鋸齒形螺紋。5—25聯(lián)接螺紋必需滿意自鎖條件，傳動用螺紋的牙型斜角比聯(lián)接用螺紋的牙型斜角小，這主要是為了減小當量摩擦系數(shù)，提高傳動效率。5—26若螺紋的直徑和螺旋副的摩擦系數(shù)已定，則擰緊螺母時的效率取決于螺紋的螺紋升角ψ和牙型斜角(牙側(cè)角)。5—27螺紋聯(lián)接的擰緊力矩等于螺紋副間的摩擦阻力矩T1和螺母環(huán)形端面與被聯(lián)接件(或墊圈)支承面間的摩擦阻力矩T2之和。5—28螺紋聯(lián)接防松的實質(zhì)在于防止螺紋副在受載時發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。5—29在螺栓聯(lián)接的破壞形式中，約有90%的螺栓屬于疲憊破壞，疲憊斷裂常發(fā)生在螺紋根部。5

—30一般緊螺栓聯(lián)接，受橫向載荷作用。則螺栓中受拉應力和扭切應力作用。5—31一般螺栓聯(lián)接承受橫向工作載荷時，依靠接合面間的摩擦力承載，螺栓本身受預緊(拉伸、扭轉(zhuǎn))力作用，則聯(lián)接可能的失效形式為接合面間的滑移、螺栓被拉斷；鉸制孔用螺栓聯(lián)接承受橫向工作載荷時，依靠鉸制孔用螺栓抗剪切承載，螺栓本身受剪切和擠壓力作用，則聯(lián)接可能的失效形式為螺桿被剪斷和螺桿與孔壁接觸面被壓潰(碎)。5—32有一單個緊螺栓聯(lián)接，已知預緊力為F0,軸向工作載荷為F,螺栓的相對剛度為Cb/(Cb+Cm)則螺栓所受的總拉力F2=F0+FCb/b+Cm),,(C而殘余預緊力F1=F0-FCm/b+Cm)。(C若螺栓的螺紋小徑為d1,螺栓材料的許用拉伸應力為[],則其危急截面的拉伸強度條件式為

41.3F2。d12

5—33受軸向工作載荷作用的緊螺栓聯(lián)接，當預緊力為F0和工作載荷F肯定時，為減小螺栓所受的總拉力F2,通常采納的方法是減

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機械設(shè)計作業(yè)集小螺栓的剛度或增大被聯(lián)接件的剛度；當工作載荷F和殘余預緊力F1肯定時，提高螺栓的疲憊強度，可以減小螺栓的剛度或增大被聯(lián)接件的剛度。5—34螺栓聯(lián)接中，當螺栓軸線與被聯(lián)接件支承面不垂直時，螺栓中將產(chǎn)生附加彎曲應力。5—35采納凸臺或沉頭座孔作為螺栓頭或螺母的支承面是為了避開螺栓受附加彎曲應力。5—36螺紋聯(lián)接防松，按其防松原理可分為摩擦防松、機械防松和其它(破壞螺紋副的關(guān)系)防松。5—37進行螺栓組聯(lián)接受力分析的目的是求出螺栓組中受力最大的螺栓及其所受的力，以便進行強度計算。5—38螺栓組聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的是合理的確定聯(lián)接結(jié)合面的幾何外形和螺栓的布置形式，力求每個螺栓和聯(lián)接結(jié)合面間受力勻稱，便于加工和裝配；應考慮的主要問題有①聯(lián)接結(jié)合面設(shè)計成軸對稱的簡潔幾何外形；②螺栓的布置應使各螺栓的受力合理；③螺栓的排列應有合理的間距、邊距；④分部在同一圓周上螺栓數(shù)目應取成4、6、8等偶數(shù)。5—39螺栓聯(lián)接件的制造精度共分為A、B、C三個精度等級，其中B級多用于受載較大且常常裝拆、調(diào)整或承受變載荷的聯(lián)接。

三、分析與思索題5—40常用螺紋有哪幾種類型？各用于什么場合？對聯(lián)接螺紋和傳動螺紋的要求有何不同？答：常用螺紋的類型和應用參看教科書P60表5—1。:對聯(lián)接螺紋的要求:聯(lián)接牢靠，當量摩擦系數(shù)大，自鎖性能好。對傳動螺紋的要求:當量摩擦系數(shù)系數(shù)小，傳動效率高。5

—41在螺栓聯(lián)接中，不同的載荷類型要求不同的螺紋余留長度，這是為什么？答：螺紋的余留長度越長，則螺栓桿的剛度Cb越低,這對提高螺栓聯(lián)接的疲憊強度有利。因此，承受變載荷和沖擊載荷的螺栓聯(lián)接，要求有較長的余留長度。5—42聯(lián)接螺紋都具有良好的自鎖性，為什么有時還需要防松裝置？試各舉出兩個機械防松和摩擦防松的例子。答：在沖擊、振動或變載荷的作用下，螺旋副間的摩擦力可能減小或瞬間消逝，這種現(xiàn)象多次重復后，就會使聯(lián)接松脫。在高溫或溫度變化較大的狀況下，由于螺紋聯(lián)接件和被聯(lián)接件的材料發(fā)生蠕變和應力松弛，也會使聯(lián)接中的預緊力和摩擦力漸漸減小，最終導致聯(lián)接失效。因此螺紋聯(lián)接需要防松。例：開口銷與六角開槽螺母、止動墊圈為機械防松；對頂螺母、彈簧墊圈為摩擦防松。5—43一般螺栓聯(lián)接和鉸制孔用螺栓聯(lián)接的主要失效形式各是什么？計算準則各是什么？答：一般螺栓聯(lián)接(受橫向載荷)的主要失效形式：①接合面滑移②螺栓桿被拉斷計算準則：1.3F0KF承載條件螺桿的拉伸強度F0S2ifd14鉸制孔用螺栓聯(lián)接的主要失效形式：①螺桿被剪斷②螺桿與孔壁接觸面被壓潰(碎)計算準則：FF螺桿的剪切強度螺桿與孔壁接觸面的擠壓強度PP2d0Lmind045—44計算一般螺栓聯(lián)接時，為什么只考慮螺栓危急截面的拉伸強度，而不考慮螺栓頭、螺母和螺紋牙的強度？班級成績答：螺栓頭、螺母和螺紋牙的結(jié)構(gòu)尺寸是依據(jù)與螺桿的等強度條件及使用閱歷規(guī)定的，姓名任課老師實踐中很少發(fā)生失效，因此，通常不需進行其學號批改日期強度計算。-3-

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機械設(shè)計作業(yè)集5—45松螺栓聯(lián)接和緊螺栓聯(lián)接的區(qū)分是什么？在計算中如何考慮這些區(qū)分？答：松螺栓聯(lián)接，裝配時螺母不需要擰緊。在承受載荷之前，螺栓不受力。緊螺栓聯(lián)接，裝配時螺母需要擰緊。在擰緊力矩作用下，螺栓除受預緊力F0的拉伸而產(chǎn)生的拉應力外還受摩擦力矩T1的扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的扭切應力，使螺栓處于拉伸與扭轉(zhuǎn)的復合應力狀態(tài)。強度計算時，松螺栓聯(lián)接只考慮工作載荷即可。緊螺栓聯(lián)接應綜合考慮拉應力和扭切應力的作用，計入扭切應力的影響，即螺栓所受的軸向拉力乘以1.3。5—46一般緊螺栓聯(lián)接所受到的軸向工作載荷或橫向工作載荷為脈動循環(huán)時，螺栓上的總載荷各是什么循環(huán)？答：一般緊螺栓聯(lián)接所受到的軸向工作載荷為脈動循環(huán)時，螺栓上的總載荷為

FF0

CbF,即同方向(不變號)的非對稱循環(huán)變載荷，0r1;所受

到的橫向工作載荷CbCm

為脈動循環(huán)時，螺栓上的總載荷為預緊力，即大小不變的靜載荷，r=1。5—47螺栓的為8.8級，與它相配的螺母的性能等級應為多少？性能等級數(shù)字的含義是什么？答：與之相配的螺母的性能等級應為8級或9級(d16~39mm)。性能等級8.8,表示小數(shù)點前的數(shù)字8代表材料的抗拉強度極限的1/100(B/100,B=8100MPa),小數(shù)點后的數(shù)字8代表材料的屈服極限(s)與抗拉強度極限(B)之比值(屈強比)的10倍(10s/B,s=8B/10=640MPa)。5—48在什么狀況下，螺栓聯(lián)接的平安系數(shù)大小與螺栓的直徑有關(guān)？試說明其緣由。答：在不掌握預緊力的狀況下，螺栓聯(lián)接的平安系數(shù)大小與螺栓的直徑有關(guān)，直徑越小，則平安系數(shù)取得越大。由于扳手的長度隨螺栓直徑的減小而線性減短，而螺栓的承載力量隨螺栓直徑的減小而平方性降低。因此，螺栓直徑越細越易過擰緊，造成螺栓過載斷裂。所以小直徑的螺栓應取較大的平安系數(shù)。5—49圖示螺栓聯(lián)接結(jié)構(gòu)中，進行預緊力計算時，螺栓的數(shù)目z、接合面的數(shù)目i應取多少？答：螺栓的數(shù)目z=4接合面的數(shù)目i=2力yDFyD

F0

yD

F

Fbb

F1

F1

yD

0b題5—49圖題5—50圖

變形

5—50試用受力變形線圖分析說明螺栓聯(lián)接所受軸向工作載荷F,當預緊力F0肯定時，轉(zhuǎn)變螺栓或被聯(lián)接件的剛度，對螺栓聯(lián)接的靜強度和聯(lián)接的緊密性有何影響？,螺栓的總拉力F2減小，答：如圖示，減小螺栓剛度(b)或增大被聯(lián)接件的剛度(m)螺栓聯(lián)接的靜強度提高；殘余預緊力F1減小，聯(lián)接的緊密性下降。增大螺栓剛度或減小被聯(lián)接件的剛度則相反。

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成

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yD

mm

F1

yD

yDF

yD

F

F2

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5—51緊螺栓聯(lián)接所受軸向變載荷在0~F間變化，在保證螺栓聯(lián)接緊密性要求和靜強度要求的前提下，要提高螺栓聯(lián)接的疲憊強度，應如何轉(zhuǎn)變螺栓或被聯(lián)接件的剛度及預緊力的大??？試通過受力變形線圖來說明。

F0△F

F0F△

△F

△F

yD

yDF0

yD

yDyDyD變形F

力

力

yD

F

F0

yD

F2

yD

yD

yDF

b0b

b

m

變形

b0b

m

F0

F0

yD

F0

yD

0

F1

m0m

0ma)轉(zhuǎn)變螺栓的剛度

b)轉(zhuǎn)變被聯(lián)接件的剛度

題5—51圖

答：在總拉力F2、殘余預緊力F1不變時,,增大預緊力F0,可減小△F,提高螺栓聯(lián)接的疲憊強度。a)如圖示，減小螺栓的剛度(b),增大預緊力F0,可減小△F,提高螺栓聯(lián)接的疲憊b)如圖示，增大被聯(lián)接件的剛度(m)強度。5—52為什么螺母的螺紋圈數(shù)不宜大于10

?通常采納哪些結(jié)構(gòu)形式可使各圈螺紋牙的載荷分布趨于勻稱？答：當聯(lián)接受載時，螺栓受拉伸，外螺紋的螺距增大；而螺母受壓縮，內(nèi)螺紋的螺距減小。螺距的變化差以旋合的第一圈處為最大，以后各圈遞減。旋合螺紋的載荷分布為：第一圈上約為總載荷的1/3,以后各圈遞減，第8~10圈以后的螺紋牙幾乎不受力。螺母的螺紋圈數(shù)過多也不能提高承載力量。為了使各圈螺紋牙的載荷趨于勻稱，可采納下述方法：①懸置螺母；②內(nèi)斜螺母；③環(huán)槽螺母。5—53受傾覆力矩的螺栓組聯(lián)接應滿意哪些不失效條件？1.3F2答：①螺桿不被拉斷；

d124

②結(jié)合面受壓最大處不被壓潰(碎)Pmax;

ZF0MPAW

③結(jié)合面受壓最小處不離縫。

Pmin

ZF0M0AW

5—54滑動螺旋的主要失效形式是什么？其基本尺寸(即螺桿直徑及螺母高度)通常是依據(jù)什么條件確定的？答：滑動螺旋的主要失效形式是螺紋面的磨損。其基本尺寸(即螺桿直徑及螺母高度)通常是依據(jù)耐磨性條件確定的。

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yD

F2

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四、設(shè)計計算題5—55一牽曳鉤用2個M10(d1=8.376mm)的一般螺栓固定于機體上。已知接合面間摩擦系數(shù)f=0.15,防滑系數(shù)Ks=1.2,螺栓材料強度級別為4.6級，裝配時掌握預緊力。試計算該螺栓組聯(lián)接允許的最大牽曳力Fmax。牽曳力F

解：s=240MPa

查表5—10,S=1.2~1.5

SS

240200~160MPa1.2~1.5

題5—55圖1.3F0d124d123.148.3762(200~160)F08472.85~6778.28N1.341.34KF由承載條件：F0SfzFfz(8472.85~6778.28)0.152F02118.21~1694.57NKS1.2

由強度條件：=

Fmax2118.21~1694.57N5—56有一受預緊力F0=1000N和軸向工作載荷F=1000N作用的一般緊螺栓聯(lián)接，已知螺栓的剛度Cb與被聯(lián)接件的剛度Cm相等。試計算該螺栓聯(lián)接所受的總拉力F2和殘余預緊力錯誤！鏈接無效。。在預緊力F0不變的條件下，若保證被聯(lián)接件不消失縫隙，該螺栓的最大軸向工作載荷Fmax為多少？解：

總拉力F2F0殘余預緊力F1F0

Cb1F100010001500NCbCm2Cm1F10001000500NCbCm2CmFmax0CbCmCbCm100022000NCm

被聯(lián)接件不離縫時的Fmax1F0:FFmaxF0

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5—57如圖所示，一氣缸蓋與缸體凸緣采納一般螺栓聯(lián)接。已知氣缸中的壓力p在0~2MPa之間變化，氣缸內(nèi)徑D=500mm,螺栓分布直徑D0=650mm。為保證氣密性要求，殘余預緊力F1=1.8F,螺栓間距t≤4.5d(d為螺栓的大徑)。螺栓材料的許用拉伸應力[]=120MPa,許用應力幅[a]=20MPa。選用銅皮石棉墊片，螺栓相對剛度Cb/(Cb+Cm)=0.8,試確定螺栓的數(shù)目和尺寸。解：設(shè)取螺栓數(shù)目Z=16或24則單個螺栓所受的軸向工作載荷F為：2423.1450024531.25NZ4162Dp2423.1450016354.17NZ424

25

F(16)

25

p

D2

pDD0題5—57圖

F(24)

單個螺栓所受的總拉力F2為：

F2(16)F1F1.8FF2.8F2.824531.2568687.5NF2(24)F1F1.8FF2.8F2.816354.1745791.67N所需的螺栓直徑d1:

1.3F2d12441.3F2d1(16)

41.368687.530.788mm12041.345791.6725.1385mm120

d1(24)

41.3F2

查表M36d1(16)31.670mm30.788mm

M30d1(24)26.211mm25.1385mm校核螺栓間距t

t(16)t(24)

650127.5625mm4.5d4.536162mmZ16D065085.04mm4.5d4.530135mmZ24Cb2F216354.170.88.31MPaa20MPa2CbCmd131.6702Cb2F216354.170.812.13MPaa20MPa2CbCmd126.2112班級名號成績

D0

校核應力幅a:

a(16)a(24)

確定螺栓的數(shù)目和尺寸:查表

Z16M36l100或90mm姓或Z24M30l90mm學-7-

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F

Trmax

ri1

Z

2

26302423.08N4130103

i

題5—58圖

校核螺桿的剪切強度

F

4

20

2423.08

d

4

18.26MPa平安

13

2

校核螺桿、聯(lián)軸器的擠壓強度

Lmin=38-22=16mm

P

F2423.0811.65P平安d0Lmin1316[]=s/S=640/4=160MPa

改用一般螺栓聯(lián)接查表5—10按不掌握預緊力，設(shè)d=16mm取S=4

由承載條件：F0

KSTf

ri1

Z

1.2630219384.62N0.154130103

i

由強度條件：=

1.3F0d12441.3F0d1

41.319384.6214.165mm160

取M20,d1=17.294mm14.165mm(或取其次系列M18,d1=15.294mm14.165mm)與假設(shè)基本相符，不必修改平安系數(shù)S。螺栓的長度l222+m+S=44+18+5=67取l=70~80

mm螺栓標記：螺栓GB57882—86M2070(或80)640若按掌握預緊力，取=1.2~1.5,S533.33~426.67MPaS1.2~1.5

d1

41.3F0

41.319384.627.7586~8.674mm(533.33~426.67)

取M10,d18.mm7.7586mm376取M12,d110.106mm8.674mm標記：螺栓GB5882—86M1070(或80)螺栓GB5882—86M1270(或80)

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成

績

任課老師批改日期

-8-

130

5—58如圖凸緣聯(lián)軸器(GB/T5843—1986)的型號為YLD10,允許傳遞的最大轉(zhuǎn)矩T=630N兩半聯(lián)軸器采納4個M12的鉸制孔用螺栓聯(lián)接，m,螺栓規(guī)格為M12(GB/T27—1988)60,螺栓的性能等級為8.8級，聯(lián)軸器材料為HT200,試校核其聯(lián)接強度。若改用一般螺栓聯(lián)接，兩半聯(lián)軸器接合面間的摩擦系數(shù)f=0.15,防滑系數(shù)Ks=1.2,試計算螺栓的直徑，并確定其公稱長度，寫出螺栓標記。38解：s=640MPa22采納鉸制孔用螺栓聯(lián)接鑄鐵的B=200MPa螺桿d0=13mm查表5—10鋼：S=2.5SP=1.25[]=s/S=640/2.5=256MPa[P]=s/SP=640/1.25=512MPa鑄鐵：SP=2.0~2.5[P]=B/SP=200/2.0~2.5=100~80MPa單個螺栓所受的工作剪力F為：

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5—59如圖所示，為一支架與機座用4個一般螺栓聯(lián)接，所受外載荷分別為橫向載荷FR=5000N,軸向載荷FQ=16000N。已知螺栓的相對剛度Cb/(Cb+Cm)=0.25,接合面間摩擦系數(shù)f=0.15,Ks=1.2,螺栓的性能等級為8.8級，試確定螺栓的直徑及預緊力F0。解：s=640MPa查表5—10,按不掌握預緊力，設(shè)d=16mm取S=4[]=s/S=640/4=160MPa(按掌握預緊力取S=1.2~1.5[]=s/S=640/1.2~1.5=533.33~426.67MPa)單個螺栓的軸向工作載荷F

FR

FQ

F

FQZ

160004000N4

題5—59圖

在橫向載荷FR作用下，支架不下滑的條件：

fF1ZKsFR殘余預緊力F1KsFR1.2500010000NfZ0.154

單個螺栓所受的總拉力F2

F2F1F10000400014000N確定螺栓的直徑

d1

41.3F2

41.31400012.04mm(掌握預緊力時6.593~7.371mm)160

取M16,d1=13.835mm12.04mm與假設(shè)相符。(掌握預緊力時，取M8,d1=6.647mm6.593mm或M10,d1=8.376mm7.371mm)

預緊力F0F1(1-

Cb)F10000(1-0.25)400013000NCbCm

班姓學-9-

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成

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5—60如圖所示，方形蓋板用四個螺釘與箱體聯(lián)接，蓋板中心O點的吊環(huán)受拉力F=10kN,要求殘余預緊力為工作拉力的0.6倍，螺釘?shù)脑S用拉應力[]=120MPa。(1)求螺釘?shù)目偫2。(2)如因制

造誤差，吊環(huán)由O點移到O'點OO52mm,求受力最大螺釘?shù)目偫2max及螺釘?shù)闹睆健?/p>

解：(1)螺釘?shù)目偫2200

F10F2F1(0.61)4kNZ4(2)受力最大螺釘?shù)目偫max因制造誤差，吊環(huán)移位產(chǎn)生的力矩

o

o

F

200

M1052502Nm題5—60圖

在M作用下,左下角螺栓受加載作用，受到的載荷：

FM

M502103250N2r21002

受力最大螺釘所受的工作載荷Fmax

FmaxFM

F100002502750NZ4

受力最大螺釘所受的總拉力

F2max(0.61)Fmax1.627504400N螺釘?shù)闹睆?/p>

d1

41.3F2max

41.344007.792mm120

取M10,d1=8.376mm7.792mm

班姓學-10-

級名號

成

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5—61如圖所示，有兩塊邊板和一塊承重板焊成的龍門起重機導軌托架。兩塊邊板各用4個螺栓與立柱(工字鋼)相聯(lián)接，托架所承受的最大載荷為20000N,問：(1)此聯(lián)接采納一般螺栓還是鉸制孔用螺栓為宜？(2)若用鉸制孔用螺栓，已知螺栓材料為45號鋼性能等級為6.8級，試確定螺栓的直徑。解：每一邊的載荷為10000N(1)因載荷較大，若采納一般螺栓，則需要的預緊力很大，螺栓的直徑很大。所以此聯(lián)接采納鉸制孔用螺栓為宜。(2)s=480MPa查表5—10鋼：S=2.5SP=1.25[]=s/S=480/2.5=192MPa[P]=s/SP=480/1.25=384MPa將力F向形心簡化F=10000NT=FL=10000300=3106NmmF作用在每個螺栓中心處的橫向力為FF

立柱

300

F

150

150

FF

T作用在每個螺栓中心處的橫向力為FT

F100002500NZ4

FT

Trmax

ri1

z

2

T31067071.07Nzr4752

題5—61圖

i

由圖可知，右邊兩個螺栓受力最大

FmaxFF2FT22FFFTcos1359013.88N按剪切強度計算直徑，s=480MPa查表5—10鋼：S=2.5SP=1.25[]=s/S=480/2.5=192MPa[P]=s/SP=480/1.25=384MPa

TFTFFFmaxFmax

Fmax2d044Fmax49013.88d07.7334mm192取M8d0=9mm7.7335mm按擠壓強度計算

P只要

FmaxPd0LminFmax9013.882.6mm即滿意強度要求。d0P9384班級成姓學-11-

Lmin

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5—62鉸制孔用螺栓組聯(lián)接的三種方案如圖所示。已知L=300mm,a=60mm,試求螺栓組聯(lián)接的三種方案中，受力最大的螺栓所受的力各為多少？那個方案較好？

LF123123

LF13ra

LF2

aa

aa

方案一

aa

方案二

方案三

題5—62圖

解：將力F向形心簡化：橫向載荷F旋轉(zhuǎn)力矩T=FL=300F方

案一：橫向載荷F在每個螺栓中心處的橫向力為FFFT

FF

T在每個螺栓中心處的橫向力為FT

FFZ3

1

2FF

3FF

FT1、3

Trmax

ri2i1

z

T300F2.5F2a260

FF

FT20F5F17F2.83F326

如圖示可知，螺栓3受力最大FmaxFFFT方案二：橫向載荷F在每個螺栓中心處的橫向力為FF

FmaxFT

1FF

FTFmax

FF

T在每個螺栓中心處的橫向力為FT

FFZ3

2

FT1、3

Trmax

ri1

z

2

T300F2.5F2a2602

FF

FT202

FTFmax

3FF

i

22圖示知螺栓1、3受力最大FmaxFFFT

F5F2.52F32

方案三：橫向載荷F在每個螺栓中心處的橫向力為FF

1FFFT

FT

FF

T在每個螺栓中心處的橫向力為FT

FFZ3

3FFFTFmax

2FF

FT1、、23螺栓2受力最大

Trmax

ri1

z

2

T300F5F3a3603

i

FmaxFF2FT2FFFTcos1501.96F由上述計算可知，方案三螺栓的Fmax較

班姓學-12-

級名號

成

績

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機械設(shè)計習題集答案

機械設(shè)計作業(yè)集小，所以該方案較好。5—63如圖所示，支座用4個一般螺栓固定在基座上，結(jié)構(gòu)尺寸如圖示，靜載荷F=6KN,接合面間摩擦系數(shù)f=0.6,Ks=1.2,螺栓的性能等級為6.8級；已知螺栓的相對剛度Cb/(Cb+Cm)=0.2。試計算此聯(lián)接所需的螺栓直徑和每個螺栓的預緊力。解:s=480MPaF查表5—10按不掌握預緊力，設(shè)d=12mm取S=4.4[]=s/S=480/4.4=109.09MPa30查表5—7設(shè)基座為混凝土(或其他材料)[P]=MPa1、螺栓受力分析支座①將F向接合面形心簡化3橫向力FxFcos3060005196.15N

21軸向力FyFsin30